没想到美女的发圈也能做出如此高端的实验

1 引言

近日，2022年IYPT第35届国际青年物理学家锦标赛试题公布，其中的第3题比较有趣，讲述的是圆形金属垫圈在竖直钢棒上的诡异运动，值得研究。这事儿如果弄得好，说不定还能弄一篇论文发发。

IYPT2022第35届国际青年物理学家锦标赛试题

IYPT2022| 第35届国际青年物理学家竞赛中英文版赛题及图解、参考视频

Ring on the Rod

A washer on a vertical steel rod may start spinning instead of simply sliding down. Study the motion of the washer and investigate what determines the terminal velocity.

棒上环

垂直钢棒上的圆形垫圈下滑时会开始旋转， 而不是简单地向下滑动。研究圆形垫圈的运动并探究是什么决定了最终速度。

2 器材获取

中秋佳节，适逢值班，校园里非常宁静，是做这个实验探究的好时机。竖直钢棒可以用创客空间中的铁架台上面的金属棒代替，但是这圆形的垫圈太过于专业，居家难寻，令人十分苦恼。

从家里出发前，微主看到书桌上放着的媳妇儿的电话线发圈，联想到卫生间里面放着的拖把杆，肚里一轮，计上心来。便偷偷地拿着电话线发圈套在拖把杆上试了试，这运动果然十分神奇。微主就悄悄地把发圈装进口袋，若无其事打开门，径直向学校走去。

3 实验探究

来到创客空间，将电话线发圈往铁架台的竖直金属杆上一套，轻轻拨动一下，发圈就在竖直杆上一边旋转、一边下落，非常神奇。

但是，发圈的旋转比较快，肉眼不容易观察到发圈在竖直杆上的运动细节，不便于建模分析。

郁闷之际，微主忽然想起，如果拍摄下发圈运动的视频，把视频导入物理实验视频分析软件Tracker中，不但可以观察运动细节，还能用于定量分析。

说干就干，微主利用线上直播期间买的手机支架架好手机，调好位置，一边实验，一边录像，拍摄下发圈的运动视频。

发圈在竖直杆上的运动视频

为了便于观察和分析，微主还拍摄了发圈在竖直杆上运动的8倍慢镜头。在慢镜头下，可以十分清晰地观察到发圈运动的种种细节。

发圈在竖直杆上的运动视频（慢镜头1）

发圈在竖直杆上的运动视频（慢镜头2）

4 收获

此次实验探究，终于看到了发圈在竖直杆上运动的种种细节。但是看到发圈的运动是一回事儿，描述发圈的运动和阐述发圈为什么这样运动则是另一回事儿。

发圈为什么会做这样的运动？如何建模分析发圈的这种运动？这个问题相当烧脑。